JPH05340845A

JPH05340845A - 車両の自動運転装置

Info

Publication number: JPH05340845A
Application number: JP3277999A
Authority: JP
Inventors: Isao Murase; 功村瀬; Akira Shimozono; 亮下薗
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1993-12-24
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2751692B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】環境温度が変化してもコールドスタートから
の試験モードで正確に自動運転を行わせる。【構成】演算手段１０で車両が走行するに必要な馬力
を演算する。加速をしなければならないとき換算手段１
２がこの必要馬力ＰＳをエンジン出力トルクＴに換算
し、さらに演算手段１３がこの換算トルクＴを発生させ
るアクセルアクチュエータストロークをストローク−ト
ルクの数表を用いて演算する。数表化・記憶手段１６が
サンプリングデータより定常走行馬力とエンジン回転数
の関係を数表にして記憶し、この数表を用いて演算手段
１７が暖機時のエンジン回転数に対して発生する定常走
行馬力を求める。定常走行馬力から暖機後のアイドル走
行馬力を差し引いた値が、暖機システム作動による馬力
増加分である。この値で補正手段１９が暖機中にかぎっ
て必要馬力ＰＳを減量補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シャシダイナモメー
タ上の車両を自動運転する装置、特にアクセルアクチュ
エータの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】試験車両がしばしば変わる排気・燃費評
価実験のため、エアシリンダを用い小型・軽量・着脱容
易な自動運転装置が開発されている(昭和６１年１０月
自動車技術会発行、学術講演会前刷集８６２)。

【０００３】これを説明すると、この装置は、図１５に
示すように、試験車両４１のアクセルペダル４２,ブレ
ーキペダル４３,クラッチペダル４４およびシフトレバ
ー４５を指令ストロークに応じて駆動する複動式の各エ
アシリンダ４６からなるアクチュエータと、電磁弁ユニ
ット４８,前記エアシリンダ４６の数と同数だけ設けら
れる電磁弁駆動回路４９、８ビット１チップマイクロコ
ンピュータ５０からなるアクチュエータ制御部と、汎用
１６ビットパーソナルコンピュータ５５からなる主制御
部とから構成される。

【０００４】エンジンの回転数Ｎe,車速,エアシリンダ
４６の現在位置(ポテンショメータ４７にて検出される)
のほか外部指令の入力されるパーソナルコンピュータ５
５では、そのキーボードにより図１６に示した「ティー
チング(自動計測のこと)」、「自動走行」、「手動走行」、
「終了」の各操作を選択することができ、選択された動作
をコンピュータ内のＣＰＵが実行する。

【０００５】このうち、「ティーチング」には、変速機の
ギアチェンジ位置と各ペダル位置の２つのティーチング
があり、前者では、試験者が手動で変速機のシフトレバ
ー４５を操作してギアチェンジを行うことにより各ギア
位置がティーチングデータとしてコンピュータ内のメモ
リに記憶される。後者では装置がプログラムに基づいて
自動的に各ペダル４２〜４４を踏み込むことにより、ア
クセルペダル４２の遊び代、ブレーキペダル４３の効き
始め位置、クラッチのつながり位置などを記憶する。

【０００６】「自動走行」が選択されると、シャシダイナ
モメータからの実車速とメモリから要求される指令車速
をつき合わせ、実車速が指令車速と一致するように、ア
クセルペダル４２とブレーキペダル４３のいずれを操作
すべきかを判別するとともに、各エアシリンダ４６に指
令するタイミングと位置を決定する。エアシリンダ４６
の指令位置Ｌsはその現在位置Ｌiとともに、マイクロコ
ンピュータ５０に出力される。

【０００７】エアシリンダ４６の現在位置Ｌiが指令位
置Ｌsと一致するように制御を行うマイクロコンピュー
タ５０では、指令位置Ｌsと現在位置Ｌiの差ΔＬを求
め、このΔＬに応じた開弁時間をテーブルデータを参照
して決定する。かつΔＬに付される正負の符号に応じ
て、エアシリンダ４６を駆動させるための電磁弁(図１
７でＡ,Ａ’あるいはＢ,Ｂ’)を選択して開かせる。

【０００８】たとえば、図１７において、アクセルペダ
ル４２を踏み増すためにエアシリンダ４６のピストン４
６Ａを現在位置Ｌiより指令位置Ｌsに移動させるには、
電磁弁Ａ,Ａ’の側を選択し、これら電磁弁Ａ,Ａ’をΔ
Ｌに応じた開弁時間だけ開く。電磁弁Ｂ,Ｂ’の側は閉
じている。

【０００９】なお、電磁弁Ａ,Ａ’,Ｂ,Ｂ’は実際には
１個ずつではなく、図１８で示すように、５kgf／cm²の
空気圧が導入される入口５８Ａと大気圧に解放される出
口５８Ｂを設けたエアギャラリ５８に、２つの電磁弁が
並列に接続されたものである。これは、エアシリンダ４
６のピストン４６Ａに作用する負荷と空気流量が同じな
らば、電磁弁の数が増すほどピストン速度が速くなるか
らである。クラッチペダル用のエアシリンダには、変速
時間を短縮するため３つの電磁弁を対で用いている。

【００１０】上記電磁弁Ａ,Ａ’の開弁により、５kgf／
cm²の空気圧が電磁弁Ａを経てエアシリンダ４６の右室
４６Ｂに加わる一方、左室４６Ｃの空気が電磁弁Ａ’を
経て大気に放出されると、ピストン４６Ａが指令位置Ｌ
sまで移動する。このピストン４６Ａの移動により、ワ
イヤ５６とリンク機構５７を介してアクセルペダル４２
が踏み増しされる。

【００１１】こうしたエアシリンダ４６の位置制御によ
り、各ペダル４２〜４４とシフトレバー４５が動作し自
動走行が行なわれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
装置では、実車速と指令車速を比較し、実車速が指令車
速と一致するように、エアシリンダ４６の位置制御を行
う構成であったため、試験車両に最適な制御ゲイン(指
令車速と実車速の偏差をエアシリンダの操作量(以下「ス
トローク」という）に変換する際の定数)を設定する必要
がある。

【００１３】この場合、車両が変わると、最適な制御ゲ
インの値も変わるので、試験車両ごとに制御ゲインを変
更しなければならない。このことは、シャシダイナモメ
ータの負荷条件が変更されたときも同様である。つま
り、最適な制御ゲインは車両ごとおよびメモリに記憶さ
せる指令車速のデータに応じて異なるため、その調整が
煩雑でありかつ大変な時間がかかるのである。

【００１４】そこで、自動走行に先立って、ティーチン
グによりアクセルペダル用エアシリンダ(アクセルアク
チュエータ)に指令するストロークとエンジン出力トル
クの関係やエンジン摩擦馬力とエンジン回転数の関係を
数表にしておき、自動走行に入ると、加速時や定常時に
前記ストローク−トルクの数表を用いてアクセルアクチ
ュエータに指令するストロークを決定することにより、
車両のセッティングに要する調整時間を短くすることが
でき、また減速時には上記の前記摩擦馬力−回転数の数
表を用いエンジンブレーキにて減速可能かどうかを判定
させることにより、無用なブレーキングを防止すること
ができる。

【００１５】しかしながら、暖機システム（暖機中はア
イドル回転数を環境温度に応じてアップする装置）が装
備されているエンジンでは、このシステムの作動中は、
暖機後にティーチングにより得たストローク−トルクの
テーブルを用いて指令ストロークを求めたのでは、コー
ルドスタートで始まるモードで指令車速への追随性が悪
くなる。

【００１６】暖機中は暖機後よりエンジン回転数をアッ
プするため余計に馬力を発生させているので、同じ指令
ストロークでアクセルペダルを踏み込んでも、暖機中は
指令車速を越えてしまうのである。

【００１７】しかも、試験の前に保管する車両の環境温
度が一定値でない（たとえば２０〜３０℃といったかな
りの幅がある）ため、暖機システムの作動により始動直
後にアップされるアイドル回転数がバラツク。つまり環
境温度により暖機中に発生する馬力も変動するのであ
る。

【００１８】そこでこの発明は、車両のセッティングに
要する調整時間の短縮化を図るとともに、無用なブレー
キングを防止するほか、暖機システムの作動により暖機
時に増加される馬力分を考慮した補正を行うことによ
り、環境温度が変化してもコールドスタートからの試験
モードで正確に自動運転を行わせることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１図で
示すように、暖機システムを備える一方、アクセルペダ
ル１を指令ストロークに応じて駆動するアクセルアクチ
ュエータ２と、車速を検出するセンサ３と、この車速の
変化速度を計算する手段４と、エンジンの回転数Ｎeを
検出するセンサ５と、ティーチングにより前記車速,そ
の変化速度およびそのときのエンジン回転数Ｎeを用い
てエンジンの出力トルクとこのトルクを発生させる前記
アクセルアクチュエータストロークの関係を数表にする
手段６と、このストローク−トルクの数表を記憶する手
段７と、指令車速のデータをあらかじめ記憶する手段８
と、この指令車速の変化速度を計算する手段９と、これ
ら指令車速およびその変化速度で車両が走行するに必要
な馬力を演算する手段１０と、この必要馬力ＰＳから加
速をすべきかまたは定常でよいかどうかを判定する手段
１１と、この判定結果より加速をすべきかまたは定常で
よいとき前記必要馬力ＰＳをそのときのエンジン回転数
Ｎeでエンジン出力トルクＴに換算する手段１２と、こ
の判定結果より換算トルクＴを発生させるアクセルアク
チュエータストロークを前記ストローク−トルクの数表
を用いて演算する手段１３と、このストロークを前記ア
クセルアクチュエータ２に指令する手段１４とを備える
車両の自動運転装置において、ティーチングにより無負
荷状態で発生する定常走行馬力をそのときのエンジン回
転数に対応させてサンプリングする手段１５と、このサ
ンプリングデータより定常走行馬力とエンジン回転数の
関係を数表にして記憶する手段１６と、この数表を用い
てそのときのエンジン回転数に対して発生する定常走行
馬力を求める手段１７と、この定常走行馬力から暖機後
のアイドル走行馬力を差し引いた値を減量補正馬力とし
て求める手段１８と、暖機中にかぎってこの減量補正馬
力で前記必要馬力ＰＳを減量補正する手段１９とを設け
た。

【００２０】第２の発明では、第２図に示すように、暖
機システムを備える一方、アクセルペダル１を指令スト
ロークに応じて駆動するアクセルアクチュエータ２と、
ブレーキペダル２１を指令ストロークに応じて駆動する
ブレーキアクチュエータ２２と、車速を検出するセンサ
３と、この車速の変化速度を計算する手段４と、エンジ
ンの回転数Ｎeを検出するセンサ５と、ティーチングに
より前記車速,その変化速度およびそのときのエンジン
回転数Ｎeを用いてエンジンの摩擦馬力Ｆとエンジン回
転数Ｎeの関係を数表にする手段２３と、この馬力−回
転数の数表を記憶する手段２４と、そのときのエンジン
回転数Ｎeに対する摩擦馬力Ｆを前記記憶された馬力−
回転数の数表を用いて演算する手段２５と、指令車速の
データをあらかじめ記憶する手段８と、この指令車速の
変化速度を計算する手段９と、これら指令車速およびそ
の変化速度で車両が走行するのに必要な馬力ＰＳを演算
する手段１０と、この必要馬力ＰＳから減速しなければ
ならないかどうかを判定する手段２６と、減速しなけれ
ばならないときこの必要馬力ＰＳと前記摩擦馬力Ｆの和
ＰＳ＋Ｆを計算する手段２７と、この和ＰＳ＋Ｆの値よ
りエンジンブレーキだけで減速できる場合であるかまた
はエンジンブレーキだけでは減速できない場合であるか
を判定する手段２８と、この判定結果よりエンジンブレ
ーキだけで減速できる場合に前記アクセルアクチュエー
タ２に対する所定のストロークを演算する手段２９と、
このストロークを前記アクセルアクチュエータ２に指令
する手段１４と、エンジンブレーキでは減速できない場
合に前記ブレーキアクチュエータ２２に対する所定のス
トロークを演算する手段３０と、このストロークを前記
ブレーキアクチュエータ２２に指令する手段３１とを備
える車両の自動運転装置において、ティーチングにより
無負荷状態で発生する定常走行馬力をそのときのエンジ
ン回転数に対応させてサンプリングする手段１５と、こ
のサンプリングデータより定常走行馬力とエンジン回転
数の関係を数表にして記憶する手段１６と、この数表を
用いてそのときのエンジン回転数に対して発生する定常
走行馬力を求める手段１７と、この定常走行馬力から暖
機後のアイドル走行馬力を差し引いた値を減量補正馬力
として求める手段１８と、暖機中にかぎってこの減量補
正馬力で前記必要馬力ＰＳを減量補正する手段１９とを
設けた。

【００２１】

【作用】第１の発明では、シャシダイナモメータ上での
試験車両を自動走行させるのに先立って、ティーチング
により車速,その変化速度およびそのときのエンジン回
転数を用いて、試験車両ごとにエンジン出力トルクとそ
のトルクを発生させるアクセルアクチュエータストロー
クの関係が数表にされて記憶される。

【００２２】走行モードなどの指令車速データにしたが
う自動走行に入ると、そのデータにより指定されている
指令車速とその変化速度にて車両が走行するのに必要な
馬力ＰＳが求められ、この馬力ＰＳから加速すべきかま
たは定常でよいかが判定される。

【００２３】加速すべきかまたは定常でよい場合は前記
必要馬力がそのときのエンジン回転数にてエンジン出力
トルクＴに換算され、このトルクＴを発生させるアクセ
ルアクチュエータストロークが前記ストローク−トルク
のテーブルを用いて演算される。

【００２４】このストロークがアクセルアクチュエータ
２に指令され、その指令ストロークに応じてアクセルペ
ダル１が踏み増しされると、加速しなければならないと
か定常でよいとかいった、要求に応じたトルクが発生す
る。

【００２５】第２の発明では、減速しなければならない
場合において、エンジンブレーキだけで減速可能か、そ
れでは不足でブレーキペダル２１により制動しなければ
ならないかが区別され、エンジンブレーキだけで減速で
きる場合はアクセルペダル１がもどされ、エンジンブレ
ーキだけでは減速できない場合はブレーキペダル２１に
よる制動が行われる。

【００２６】また、コールドスタートからの試験モード
で暖機システムが作動すると、加速であれ減速であれ暖
機システムが働かないときよりも馬力が増加して発生す
る。

【００２７】いずれの発明でも、この増加された馬力が
そのときのエンジン回転数より定常走行馬力−回転数の
数表を用いて求められると、この馬力と暖機後のアイド
ル走行馬力との差が、エンジン回転数をアップするため
の馬力増加分となり、これが補正馬力とされる。この補
正馬力とだけ必要馬力ＰＳから差し引かれると、暖機後
よりも指令ストロークが小さくなり、これにより、暖機
中の加速や減速でも指令車速に落ち着かせることができ
る。

【００２８】

【実施例】実施例の機構的な構成はほぼ図１５と同じで
あり、パーソナルコンピュータ５５には、エンジン回転
数Ｎe(点火信号パルスの入力またはそのパルスの電圧変
換入力より得られる)とフィードバック信号としての実
車速(タコジェネレータの電圧入力またはパルスジェネ
レータによるパルス入力から得られる)が入力されるほ
か、パーソナルコンピュータ５５のメモリには指令車速
のデータ(たとえば１０モード走行に必要となる経過時
間と指令車速の関係を表すテーブル)があらかじめ記憶
されている。

【００２９】パーソナルコンピュータ５５では、従来と
相違して、次の(１)〜(３)の動作を実行する。この場
合、(１)と(２)が自動走行に先立って実行する事項、
(３)が自動走行で実行する事項である。以下この順に説
明する。

【００３０】(１)動力性能のティーチングによるテーブ
ルの作成所定の車速またはエンジン回転数(たとえば、低速、中
速、高速の３種)にある定常走行または定常状態からア
クセルアクチュエータ(アクセルペダル用のエアシリン
ダ)に異なるストロークを順次与え、その各ストローク
ごとに車速の変化速度を測定し、その変化速度と車速か
らエンジン出力トルクＴを算出する。

【００３１】たとえば、パーソナルコンピュータ５５か
らの指令により、図３で示すように、ストロークをＢ点
よりＡ点へと所定量だけ大きくすると、車速はＶ₁より
若干の遅れをもってΔt秒後にΔＶだけ上昇する。

【００３２】このときのエンジン出力馬力ＰＳは、次式
で計算される。ＰＳ＝Ｋ₁μrＷＶ＋Ｋ₂μc{ρ／(２ｇ×３.６²)}ＡＶ³ ＋Ｋ₃{(Ｗ＋Ｗe)／ｇ}Ｖα …

【００３３】ただし、式の符号の意味は下記の通りで
あり、車速およびその変化速度α(＝ΔＶ／Δt)以外の
値は車両ごとにパーソナルコンピュータ５５のメモリに
入力しておく。ＰＳ;必要馬力[Ｐs] Ｋ₁,Ｋ₂,Ｋ₃;定数 μr;タイヤのころがり抵抗係数Ｗ;車重[kgf] Ｖ;車速[km／h] μc;空気抵抗係数Ａ;車両の前面投影面積[m²] ρ;空気密度[kg／m³] ｇ;重力の加速度[m／s²] Ｗe;回転部分の慣性相当重量[kgf] α;加速度[m／ｓ^２］

【００３４】式のＰＳは車速Ｖと加速度αで車両が走
行するのに必要な馬力であり、右辺の第１項はころがり
抵抗馬力、第２項は風損抵抗馬力、第３項は加速抵抗馬
力と呼ばれている。

【００３５】一方、シャシダイナモメータ上で車両を走
行させるとき、ころがり抵抗馬力と風損抵抗馬力の合計
が定常走行馬力と呼ばれ、シャシダイナモメータの動力
吸収馬力に等しい。このため、シャシダイナモメータを
使用する場合には、式を用いなくとも、動力吸収馬力
を車速ごとに測定して求めたほうがより現実的である。

【００３６】動力吸収馬力を測定するには、シャシダイ
ナモメータ上で車両を所定の車速まで上昇させた後、ギ
ヤをニュートラルにし、図４で示すように、アクセルア
クチュエータに指令するストロークを所定量小さくした
場合の減速度を測定する。この減速度と車速を式の第
３項でＷｅ＝０とした式に入れると、動力吸収馬力が計
算される。ここで求められる動力吸収馬力には、機械損
失やタイヤ損失等の損失馬力が含まれているため、この
動力吸収馬力は定常走行馬力そのものである。こうして
求めた動力吸収馬力(定常走行馬力)と車速の関係を図５
に示す。

【００３７】なお、シャシダイナモメータの動力吸収特
性が式にしたがわない場合の定常走行馬力は、図５を
内容とするテーブルを参照して補間計算により求め、こ
の値と式の第３項のみを計算した加速損失馬力との和
をこの場合の必要馬力ＰＳとして計算すればよい。

【００３８】こうして得られた定常走行時または加速走
行時の必要馬力ＰＳ[Ｐs]はそのときのエンジン回転数
Ｎe[rpm]を用いて次式Ｔ＝(７１６.２／Ｎe)ＰＳ… によりエンジン出力トルクＴ[kgf]に換算し、この出力
トルクＴとこのトルクを発生させるアクセルアクチュエ
ータストロークの関係を数表(テーブル)にする。

【００３９】図６にこのテーブルの内容を示す。エンジ
ン回転数が相違すると同一ストロークでもエンジン出力
トルクが変化するため、この例では、３種類のエンジン
回転数(低回転数,中回転数および高回転数)に対してテ
ーブルを作成している。ただし、車速が相違してもエン
ジン回転数が大きく変化しない場合は、１つのエンジン
回転数に対するテーブルだけでたりる。

【００４０】また、自動変速機のように、エンジンと駆
動軸とが剛体でつながっていない場合は、キックダウン
が発生するので、複数の一定エンジン回転数に対して測
定できない場合がある。この場合には、測定可能なエン
ジン回転数(一般に高回転側)により求めたストローク−
トルクの特性を、無負荷時のエンジン回転数に対するス
トロークにより移動・補正して、低中回転数でのストロ
ーク−トルクの特性を作成する。図７にその例を示す。

【００４１】上記の無負荷時のエンジン回転数とストロ
ークの関係は、ストロークをゆっくり増していきつつ、
そのときのエンジン回転数を読み込むことで容易に得ら
れる。得られた結果はテーブルにする。このテーブルの
内容を図８の実線で示す。

【００４２】(２)摩擦馬力のティーチングによるテーブ
ル作成これは減速時の制動力を決定するためのものであり、上
記の（１）と同様に所定のプログラムにしたがって実行
する。

【００４３】所定の車速からアクセルアクチュエータを
アイドリング位置まで戻して、所定のギヤ位置のまま放
置し、そのときの減速度と車速から式の右辺第３項で
Ｗe＝０とした式を用いて減速馬力ＰＳ_G[Ｐs]を計算す
る。この減速馬力ＰＳ_Gには定常走行馬力ＰＳ_R/L[Ｐs]
(式の第１項と第２項の和)が含まれるため、次式Ｆ＝ＰＳ_G−ＰＳ_R/L… によりこれを差し引いた値をエンジン摩擦馬力Ｆ[Ｐs]
とする。そして、この摩擦馬力Ｆとエンジン回転数Ｎe
の関係をテーブルにする。ただし、この場合の減速馬力
ＰＳ_Gは、減速度の符号(−)を正に置き換え、正の値と
して計算する。

【００４４】こうして求めた摩擦馬力−回転数のテーブ
ルの内容を図９に示す。なお、エンジン回転がアイドリ
ングまで達するとアイドル走行になり、この場合の馬力
が最小の値となる。この値はエンジン摩擦馬力とは符号
が反対のアイドル走行馬力でもある。式で摩擦馬力Ｆ
を計算する場合、右辺の第２項は前述した図５の特性か
ら読み取ることもできる。

【００４５】(３)ティーチングにより得られたテーブル
を用いてのストロークの指令方法一般に各種のモード走行(たとえば１０モード走行とか
１１モード走行)では、指令車速Ｖと経過時間の関係が
数値化されているので、そのとおり運転すればよい。

【００４６】このため、ここでは与えられた指令車速と
その変化速度である加速度よりその指令車速とその変化
速度で車両が走行するに必要な馬力ＰＳを式を用いて
計算し、得られた必要馬力ＰＳをそのときのエンジン回
転数Ｎeから式によりエンジン出力トルクＴに換算す
る。この換算トルクＴから、すでにティーチングで得て
いる３種のエンジン回転数ごとのストローク−トルクの
テーブルを参照して補間計算によりストロークを求め、
このストロークをアクセルアクチュエータに指令するこ
とを基本とする。モード走行は加速,定常および減速の
各運転モードからなっており、定常および加速のモード
ではこの基本どおりアクセルアクチュエータに指令スト
ロークを与える。

【００４７】このようにしてストロークが指令される
と、シャシダイナモメータの同一条件で大幅な負荷変動
がない限り、アクセルアクチュエータに対して指令され
たストロークに誤差の発生することはない。わずかに発
生するとすれば、補間計算の際(３種のエンジン回転数
に対するテーブル間で補間計算する場合)に発生する誤
差だけである。

【００４８】ところで、減速しなければならないとき
は、加速時と異なりアクセルペダルの操作だけで減速で
きるとはかぎらず、さらにブレーキペダルを踏み込まな
いと所定の減速ができないことがある。このため、減速
しなければならない場合にはアクセルペダルだけの操作
でたりるか、あるいはブレーキペダルの操作をも必要と
するかを次のようにして判断しなければならない。

【００４９】すなわち、減速しなければならない場合の
必要馬力ＰＳは負の値となり、かつ減速走行では摩擦馬
力Ｆがエンジンブレーキとして作用するので、この摩擦
馬力Ｆ(正の値として計算する)を必要馬力ＰＳに加算し
た結果が正または零となる場合は、エンジンブレーキだ
けで指令車速へと減速できることを意味する。この逆に
結果が負となる場合は、アクセルペダルを戻すだけでは
減速することができず、ブレーキペダルを踏み込んで制
動しなければならない。つまり、アクセルペダルを戻す
だけで減速可能かどうかを判断するために、上記(２)で
ティーチングにより摩擦馬力Ｆをテーブル化したのであ
る。

【００５０】しかも、エンジンブレーキで減速できる領
域ではエンジン出力トルクは負であり、負のトルクをテ
ィーチングにより得るのは煩雑であるため、次の方法を
用いて、この領域でのアクセルアクチュエータへの指令
ストロークを決定する。

【００５１】まず、そのときのエンジン回転数Ｎeにお
ける摩擦馬力Ｆ[Ｐs]を、図９を内容とするテーブルか
ら、またそのときのエンジン回転数Ｎeを得る無負荷時
のストロークＳ_N[mm]を、図８の実線を内容とするテー
ブルからそれぞれ補間計算で求める。

【００５２】いま、指令車速とその変化速度である減速
度から計算される必要馬力ＰＳ[Ｐs]が負で、かつその
絶対値(|ＰＳ|)が摩擦馬力Ｆより小さい場合、Ｆ−|Ｐ
Ｓ|に相当する馬力分だけアクセルペダルを戻さなけれ
ばならないので、ＰＳ＝０のときストローク(このスト
ロークをＳ_Nとする)が最大となる。これに対して、Ｆ＝
|PS|のときはアイドリング状態(ただし、アクセルペダ
ルとアクセルアクチュエータ間の遊び代を含まない)つ
まり摩擦馬力Ｆが必要馬力ＰＳとバランスしている状態
であるから、最小のストロークである。

【００５３】したがって、この最大と最小のストローク
間を直線近似し、その間にあるＦ−|ＰＳ|に対するスト
ロークＳ_X[mm]を補間計算により求めるとすれば、Ｆ−|
ＰＳ|:Ｆ＝Ｓ_X:Ｓ_Nより次式でＳ_Xが計算されることにな
る。

【００５４】Ｓ_X＝Ｓ_N・(Ｆ−|ＰＳ|)／Ｆ… 図１０はこの式を図解したものである。図中の点Ａが
最大ストローク、点Ｂが最小ストロークを与える。な
お、アクセルアクチュエータを設置する際に変化するア
クセルペダル〜アクセルアクチュエータ間の遊び代Ｓi
は、全体を通して差し引いて考え、アクセルアクチュエ
ータに指令するときに加算する方式をとっている。この
遊び代Ｓiは、ティーチングによりエンジンをアイドリ
ング状態としてストロークを徐々に増した場合に、エン
ジン回転数が上昇を開始する直前のストロークの値に相
当する。この値は遊び代Ｓiとして記憶しておく。

【００５５】図１１はあらかじめ定められた走行モード
にしたがって自動走行させる場合の制御動作を示すルー
チンで、パーソナルコンピュータ５５のＣＰＵに与える
ものである。

【００５６】まずエンジン回転数Ｎe、フィードバック
データとしての実車速のほか、メモリに入っている指令
車速のデータを参照して、モード走行に入ってからの経
過時間に応じた指令車速Ｖを読み込み、この指令車速Ｖ
からその変化速度(加速度または減速度)αを計算する
（ステップ１，２）。

【００５７】指令車速ＶからはこのＶに対する定常走行
馬力を図５を内容とする車速−定常走行馬力のテーブル
を参照して補間計算により求め、この定常走行馬力と
式の第３項から計算した加速損失馬力との和から必要馬
力ＰＳを求める（ステップ３，４）。また、そのときの
エンジン回転数Ｎeに対する摩擦馬力Ｆを図９を内容と
する馬力−回転数のテーブルを参照して補間計算により
求め、この摩擦馬力Ｆと必要馬力ＰＳの和ＰＳ＋Ｆを計
算する（ステップ５，６）。

【００５８】このＰＳ＋ＦとＰＳの値をみてＰＳ＋Ｆ≧
０かつＰＳ≧０なら加速しなければならないか定常のま
までよいと判断し、そのときの回転数Ｎeから式を用
いて、必要馬力ＰＳをエンジン出力トルクＴに換算する
（ステップ７〜９）。同じくそのときの回転数Ｎeと換
算トルクＴから図６(または図７)を内容とするストロー
ク−トルクのテーブルを参照して補間計算により、この
換算トルクを発生させるアクセルアクチュエータストロ
ークを求め、この指令ストロークをアクセルアクチュエ
ータに出力する（ステップ１０，１１）。

【００５９】また、ＰＳ＋Ｆ≧０かつＰＳ＜０ならアク
セルペダルをもどすだけで減速できると判断し、無負荷
時のエンジン回転数に対するストロークＳ_Nを、図８の
実線を内容とする回転数−ストロークのテーブルを参照
して補間計算により求め、式を用いて、減速しなけれ
ばならない場合の指令ストロークＳ_Xを直線近似の補間
計算により求める（ステップ１２，１３）。なお、指令
ストロークＳ_Xを指令車速Ｖと実車速とのずれΔＶで補
正すると、Ｓ_Xに直線近似に基づく若干のずれを補償す
ることができる（ステップ１４）。

【００６０】いっぽう、ＰＳ＋Ｆ＜０ならエンジンブレ
ーキだけでは不足でブレーキペダルをも踏み込んで制動
しなけば減速できないと判断し、ブレーキアクチュエー
タ(ブレーキペダル用のエアシリンダ)に所定のストロー
クを与えることにより減速させる（ステップ７，１
５）。この場合、同時にアクセルペダルを所定量だけ戻
すようにすることもできる。

【００６１】ここで、この例の作用を説明する。

【００６２】この例では、シャシダイナモメータ上での
試験車両を自動走行させるのに先立って、ティーチング
により実車速,その変化速度およびそのときのエンジン
回転数を用いて、その車速およびその変化速度で車両が
走行するのに必要なエンジン出力トルクとこのトルクを
発生させるアクセルアクチュエータストロークの関係
が、試験車両ごとにテーブルにされてメモリに記憶され
る。

【００６３】「自動走行」に入ると、走行モードにより指
定されている指令車速とその変化速度より、加速しなけ
ればならないかまたは定常走行に必要とされるエンジン
出力トルクＴが求められ、その出力トルクＴを発生させ
るアクセルアクチュエータストロークが前記ストローク
−トルクのテーブルを参照して求められる。

【００６４】このストロークがアクセルアクチュエータ
に指令され、その指令ストロークに応じてアクセルペダ
ルが踏み増しされると、加速しなければならないとか定
常でよいといった、要求に応じたトルクが発生する。

【００６５】この場合の車速制御はテーブルデータに基
づくオープンループ制御であり、実車速に基づくフィー
ドバック制御ではない。このため、試験車両ごとに、制
御ゲインを合わせる作業は不要となる。モード走行の違
いに伴うシャシダイナモメータの条件(慣性相当重量等)
の変更についても、この条件をパーソナルコンピュータ
のキーボードで打ち込めるようにしておくことにより、
各種のモード走行に合わせてシャシダイナモメータの条
件を打ち込むだけで対応することができる。

【００６６】いいかえると、試験車両と各種のモード走
行ごとに試験者が制御ゲインを調整しなければならない
作業を、ティーチングによるテーブル作成作業に置き換
え、このテーブル作成作業をパーソナルコンピュータに
行わせることにより、試験走行を行う際の工数を大幅に
低減したのである。

【００６７】一方、減速の走行モードでは、エンジンブ
レーキだけで減速可能か、それでは不足でさらにブレー
キペダルにより制動しなければならないかが区別され、
エンジンブレーキだけでは減速できない場合にかぎっ
て、ブレーキペダルによる制動が行なわれる。これによ
り、無駄なブレーキングを防いで、制動機構を摩耗させ
る機会が少なくされる。

【００６８】また、エンジンブレーキだけで減速可能で
あるといっても、負の値を有する必要馬力から面倒な計
算をして負のエンジン出力トルクを求めることは応答性
を悪くしたり装置を複雑化してしまうことになるが、こ
の例のように式を用いた近似計算にて減速時の指令ス
トロークが求められると、面倒な計算が不要となり、こ
れにより装置の応答性を良好に保つとともに装置を簡素
にすることができる。

【００６９】ここではモード走行の場合で説明したが、
モード走行以外にも、車載状態での車両の各種動力性能
を比較することなども、これに合わせて指令車速データ
を変更することにより容易に行うことができる。

【００７０】ところで、エンジンに暖機システムが装備
されていることがある。これは、始動時の冷却水温（あ
るいは油温）がエンジンの常用温度（たとえば８０℃前
後）より低いとき、冷却水温に応じてアイドル回転数を
暖機後よりもアップすることで、暖機を促進させるもの
である。

【００７１】このシステムが作動中は、車速−定常走行
馬力のテーブルを用いて必要馬力を求めたのでは、コー
ルドスタートで始まる試験モード（たとえば１１モー
ド）で指令車速への追随性が悪くなる。

【００７２】暖機中は暖機後よりエンジン回転数をアッ
プするため余計に馬力を発生させているのに、この馬力
が指令車速を得るための必要馬力ＰＳに考慮されていな
いため、同じ指令ストロークでアクセルペダルを踏み込
んでも、指令車速を越えてしまうのである。

【００７３】これを避けるには、エンジン回転数をアッ
プするための馬力増加分を暖機中にかぎって必要馬力Ｐ
Ｓから差し引くことである。この馬力増加分が、たとえ
ば始動からの時間の関数として一義的に求められるのな
ら、これをテーブルにしておくことで対処できる。

【００７４】しかしながら、試験の前に保管する車両の
環境温度が実際には２０〜３０℃といったかなりの幅が
あるため、暖機システムの作動により始動直後にアップ
されるアイドル回転数が図１２でも示したように１１０
０〜１６００rpmとバラツク。もちろん、この始動直後
にアップされるアイドル回転数の値は車両ごとにちがっ
ている。つまり環境温度や車両により暖機中に発生する
馬力が変動するので、上記の馬力増加分を一義的に与え
ることができないのである。

【００７５】そこで、環境温度や車両の相違により暖機
中のエンジン回転数が変化しても対応できるように、試
験にさきだって無負荷状態で発生する定常走行馬力をそ
のときのエンジン回転数に対応させてサンプリングし、
このサンプリングデータより両者の関係をテーブルにし
て記憶しておき、このテーブルを用いて暖機中に求めら
れる必要馬力ＰＳを減量補正する。

【００７６】ティーチングについては、たとえばアクセ
ルペダルを一杯まで戻しエンジン回転数をアイドル回転
数の最低値（たとえば１０００rpmていど）に保った状
態でトランスミッションを接続して走行し、そのときの
車速から図５の車速−定常走行馬力のテーブルを用いて
定常走行馬力を求め、この馬力と保持したエンジン回転
数の両者を対応させて記憶する。これをアイドル回転数
の最高値（たとえば２０００rpmていど）まで回転数を
異ならせて繰り返し行う。こうして得られたデータ群か
ら定常走行馬力とエンジン回転数の関係をテーブルにす
る。

【００７７】このテーブルの内容を図１３に示すと、横
軸は暖機システムが作動してアップされたアイドル回転
数を、縦軸はそのアイドル回転数のとき発生する馬力を
表し、環境温度が低くて暖機中のアイドル回転数が高く
なるほど、発生する馬力も大きくなっている。つまり、
暖機システムが働かないときはアイドル走行馬力（ただ
し暖機後の値）Ｉとして示した馬力しか発生しないので
あり、縦軸にとった発生馬力からこのアイドル走行馬力
Ｉを差引いた値が暖機システムの作動による馬力増加分
に相当する。

【００７８】したがって、暖機システムが作動するとき
は、同じアクセルアクチュエータストロークでもこの増
加馬力分だけ上記の必要馬力ＰＳを少なくしてやらなけ
ればならないのである。

【００７９】そこで、暖機発生馬力からアイドル走行馬
力Ｉを差引いた値を暖機中の減量補正馬力ＰＳ_Hとして
おきなおし、この減量補正馬力ＰＳ_Hとエンジン回転数
の関係を求めると、図１４のようになり、この関係をテ
ーブルにして記憶する。なお、図１３の関係をそのまま
テーブルにしてもよく、このときはテーブル値から暖機
後のアイドル走行馬力Ｉを差引いた値を減量補正馬力と
すればよい。

【００８０】なお、ティーチングは、暖機中、暖機後の
いずれでも行うことができる。ただし、暖機中に行うと
きは、暖機システムが働かないようにした状態で行わな
ければならない。

【００８１】そして、コールドスタートで始まる走行モ
ードで暖機システムが作動すると、同じアクセルペダル
ストロークでも暖機後よりエンジン回転数が高くなる
が、この高くなった回転数を読み取らせ、図１４を内容
とする補正馬力−回転数のテーブルから補間計算により
減量補正馬力ＰＳ_Hを求める。

【００８２】図１１のステップ４で演算した必要馬力Ｐ
Ｓからこの減量補正馬力ＰＳ_Hを差し引いた値をあらた
めて必要馬力ＰＳとしておきなおす。暖機システムの作
動により、アクセルペダルを踏み込む前から補正馬力Ｐ
Ｓ_Hの分がすでに発生しているのであるから、この分を
考慮せずに演算した必要馬力をそのまま発生させると、
指令車速を大きく越えてしまうので、これを避けるため
ここでは、暖機システムの作動により増加される馬力分
を除くのである。

【００８３】このように、暖機システムの作動によりア
ップされるエンジン回転数とそのアップされたエンジン
回転数に対する補正馬力との関係をティーチングにより
あらかじめテーブルにしておくことで、暖機システムが
作動してコールドスタート直後のエンジン回転数が大き
く変化しても、またそのとき車両の個体差があっても、
必要馬力を精度良く求めることができ、これにより指令
車速への追随精度を高めることができる。

【００８４】なお、手動変速機を備える車両と相違し
て、自動変速機を備える車両では通常、発進の５秒前に
Ｄレンジにいれた後は試験終了までニュートラルにする
ことがなく、このため暖機途中のエンジン回転数を計測
できない。しかしながらこの場合でも、Ｄレンジにいれ
る直前のエンジン回転数から補正馬力を求めてこれを初
期馬力とし、あとは暖機終了までの時間この初期馬力を
所定の減衰係数で小さくしていくことで、暖機途中の補
正馬力を求めることができる。

【００８５】

【発明の効果】第１の発明ではティーチングによりエン
ジン出力トルクとこのトルクを発生させるアクセルアク
チュエータストロークの関係を数表にしておき、指令車
速のデータにしたがう自動走行に入ると、加速すべきか
定常でよいとき前記ストローク−トルクの数表を用いて
指令ストロークを決定するため、試験走行を行う際の工
数が大幅に低減されるとともに、暖機システムを備える
エンジンに対しては、ティーチングにより無負荷状態で
発生する定常走行馬力とそのときのエンジン回転数の関
係を数表にしておき、この数表を用いてそのときのエン
ジン回転数に対して発生する定常走行馬力を求め、この
定常走行馬力から得た補正馬力で必要馬力を減量補正す
るため、コールドスタートからの試験モードで暖機後よ
りも指令ストロークを小さくすることができ、暖機中の
加速でも指令車速に落ち着かせることができる。

【００８６】第２の発明では、ティーチングによりエン
ジンの摩擦馬力とエンジン回転数の関係を数表にしてお
き、減速すべき場合にこの数表を用いてエンジンブレー
キだけで減速可能かどうかを判定させることにより、エ
ンジンブレーキだけでは減速できない場合に限って、ブ
レーキペダルにより制動するため、不要なブレーキング
を防ぐことができるとともに、暖機システムを備えるエ
ンジンに対しては、ティーチングにより無負荷状態で発
生する定常走行馬力とそのときのエンジン回転数の関係
を数表にしておき、この数表を用いてそのときのエンジ
ン回転数に対して発生する定常走行馬力を求め、この定
常走行馬力から得た補正馬力で必要馬力を減量補正する
ため、コールドスタートからの試験モードで暖機後より
も指令ストロークを小さくすることができ、暖機中の減
速でも指令車速に落ち着かせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】第２の発明のクレーム対応図である。

【図３】アクセルアクチュエータストロークを増加変化
させた場合の車速変化を示す波形図である。

【図４】アクセルアクチュエータストロークを減少変化
させた場合の車速変化を示す波形図である。

【図５】車速に対する動力吸収馬力のテーブル内容を示
す特性図である。

【図６】アクセルアクチュエータストロークに対するエ
ンジン出力トルクのテーブル内容を示す特性図である。

【図７】自動変速機を備えるときのアクセルアクチュエ
ータストロークに対するエンジン出力トルクのテーブル
内容を示す特性図である。

【図８】無負荷時のエンジン回転数に対するアクセルア
クチュエータストロークのテーブル内容を示す特性図で
ある。

【図９】エンジン回転数に対する摩擦馬力のテーブル内
容を示す特性図である。

【図１０】減速しなければならない場合のアクセルアク
チュエータストロークを求める方法を説明するための特
性図である。

【図１１】制御動作を説明するための流れ図である。

【図１２】暖機システム作動時のアイドル回転数の変化
を示す特性図である。

【図１３】エンジン回転数と暖機発生馬力のテーブル内
容を示す特性図である。

【図１４】エンジン回転数と減量補正馬力のテーブル内
容を示す特性図である。

【図１５】従来例の全体構成図である。

【図１６】従来例の主制御部の流れ図である。

【図１７】従来例のエアシリンダの位置制御を説明する
ための模式図である。

【図１８】従来例の電磁弁ユニットの詳細図である。

【符号の説明】

１アクセルペダル２アクセルアクチュエータ３車速センサ４変化速度計算手段５エンジン回転数センサ６ストローク−トルク数表化手段７ストローク−トルク数表記憶手段８指令車速データ記憶手段９変化速度計算手段１０必要馬力演算手段１１加速・定常判定手段１２トルク換算手段１３ストローク演算手段１４ストローク指令手段１５データサンプリング手段１６馬力−回転数数表化・記憶手段１７定常走行馬力演算手段１８減量補正馬力演算手段１９減量補正手段２１ブレーキペダル２２ブレーキアクチュエータ２３馬力−回転数数表化手段２４馬力−回転数数表記憶手段２５摩擦馬力演算手段２６減速判定手段２７和計算手段２８判定手段２９ストローク演算手段３０ストローク演算手段３１ストローク指令手段４２アクセルペダル４３ブレーキペダル４６エアシリンダ４８電磁弁ユニット４９電磁弁駆動回路５０マイクロコンピュータ５５パーソナルコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】暖機システムを備える一方、アクセルペ
ダルを指令ストロークに応じて駆動するアクセルアクチ
ュエータと、車速を検出するセンサと、この車速の変化
速度を計算する手段と、エンジンの回転数を検出するセ
ンサと、ティーチングにより前記車速,その変化速度お
よびそのときのエンジン回転数を用いてエンジンの出力
トルクとこのトルクを発生させる前記アクセルアクチュ
エータストロークの関係を数表にする手段と、このスト
ローク−トルクの数表を記憶する手段と、指令車速のデ
ータをあらかじめ記憶する手段と、この指令車速の変化
速度を計算する手段と、これら指令車速およびその変化
速度で車両が走行するに必要な馬力を演算する手段と、
この必要馬力から加速をすべきかまたは定常でよいかど
うかを判定する手段と、この判定結果より加速をすべき
かまたは定常でよいとき前記必要馬力をそのときのエン
ジン回転数でエンジン出力トルクに換算する手段と、こ
の判定結果より換算トルクを発生させるアクセルアクチ
ュエータストロークを前記ストローク−トルクの数表を
用いて演算する手段と、このストロークを前記アクセル
アクチュエータに指令する手段とを備える車両の自動運
転装置において、ティーチングにより無負荷状態で発生
する定常走行馬力をそのときのエンジン回転数に対応さ
せてサンプリングする手段と、このサンプリングデータ
より定常走行馬力とエンジン回転数の関係を数表にして
記憶する手段と、この数表を用いてそのときのエンジン
回転数に対して発生する定常走行馬力を求める手段と、
この定常走行馬力から暖機後のアイドル走行馬力を差し
引いた値を減量補正馬力として求める手段と、暖機中に
かぎってこの減量補正馬力で前記必要馬力を減量補正す
る手段とを設けたことを特徴とする車両の自動運転装
置。
【請求項２】暖機システムを備える一方、アクセルペ
ダルを指令ストロークに応じて駆動するアクセルアクチ
ュエータと、ブレーキペダルを指令ストロークに応じて
駆動するブレーキアクチュエータと、車速を検出するセ
ンサと、この車速の変化速度を計算する手段と、エンジ
ンの回転数を検出するセンサと、ティーチングにより前
記車速,その変化速度およびそのときのエンジン回転数
を用いてエンジンの摩擦馬力とエンジン回転数の関係を
数表にする手段と、この馬力−回転数の数表を記憶する
手段と、そのときのエンジン回転数に対する摩擦馬力を
前記記憶された馬力−回転数の数表を用いて演算する手
段と、指令車速のデータをあらかじめ記憶する手段と、
この指令車速の変化速度を計算する手段と、これら指令
車速およびその変化速度で車両が走行するのに必要な馬
力を演算する手段と、この必要馬力から減速しなければ
ならないかどうかを判定する手段と、減速しなければな
らないときこの必要馬力と前記摩擦馬力Ｆの和を計算す
る手段と、この和の値よりエンジンブレーキだけで減速
できる場合であるかまたはエンジンブレーキだけでは減
速できない場合であるかを判定する手段と、この判定結
果よりエンジンブレーキだけで減速できる場合に前記ア
クセルアクチュエータに対する所定のストロークを演算
する手段と、このストロークを前記アクセルアクチュエ
ータに指令する手段と、エンジンブレーキでは減速でき
ない場合に前記ブレーキアクチュエータに対する所定の
ストロークを演算する手段と、このストロークを前記ブ
レーキアクチュエータに指令する手段とを備える車両の
自動運転装置において、ティーチングにより無負荷状態
で発生する定常走行馬力をそのときのエンジン回転数に
対応させてサンプリングする手段と、このサンプリング
データより定常走行馬力とエンジン回転数の関係を数表
にして記憶する手段と、この数表を用いてそのときのエ
ンジン回転数に対して発生する定常走行馬力を求める手
段と、この定常走行馬力から暖機後のアイドル走行馬力
を差し引いた値を減量補正馬力として求める手段と、暖
機中にかぎってこの減量補正馬力で前記必要馬力を減量
補正する手段とを設けたことを特徴とする車両の自動運
転装置。